Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

RUB-Forscher erproben Krebsgen als Schutzpatron von Nervenzellen - Therapiehoffnung bei Parkinson

09.05.2007
RUB-Forscher nutzen genetisch veränderte Vorläuferzellen

Hoffnungsträger bei der Entwicklung von Konzepten gegen die Parkinson-Krankheit ist ein bekanntes Krebsgen: Ras, das während der embryonalen Entwicklung das Absterben von Nervenzellen verhindert, könnte auch bei neurodegenerativen Erkrankungen hilfreich sein. Wie sich das Ras nutzen lassen könnte, erforscht die Arbeitsgruppe von Prof. Dr. Rolf Heumann (Lehrstuhl für Molekulare Neurobiochemie der Ruhr-Universität Bochum). Ihr ist es gelungen, aus genetisch veränderten Vorläuferzellen Neurone zu züchten, die Ras produzieren und vor dem Absterben geschützt sind, jedoch keine Tumore bilden. Über ihre Ergebnisse berichten sie in der aktuellen Ausgabe des European Journal of Neuroscience.

Bislang ist keine Heilung möglich

Bei Parkinson-Patienten degenerieren in einer bestimmten Gehirnregion, der substantia nigra, Nervenzellen (Neurone), die den Neurotransmitter Dopamin herstellen und ausschütten. Diese sog. dopaminergen Neurone sind Teil eines Schaltkreises zur Bewegungskontrolle. Folgen des Absterbens der dopaminergen Neurone sind typische Störungen: Muskelzittern, Muskelstarre und Bewegungsarmut, die bis zur Bewegungsunfähigkeit führen kann. Bisher ist lediglich eine weitgehende Linderung der Symptome möglich, nicht jedoch eine Heilung der Krankheit. Bei den meisten Patienten tritt die Krankheit spontan auf, mit noch unbekannter Ursache. Bei einer geringen Anzahl von Patienten ist die Parkinsonsche Krankheit mit einer Mutation in bestimmten Genen gekoppelt. "Eine Hoffnung auf Heilung besteht in der Entwicklung einer geeigneten Zelltherapie", erklärt Prof. Heumann. "Neben der Erzeugung oder Transplantation von geeigneten Zellen ist auch deren funktionelle Integration in den Organismus notwendig."

Krebsgen schützt Neurone vor dem Absterben

Frühere Untersuchungen der RUB-Forscher haben ergeben, dass Ras -ein bekanntes Krebsgen - das Absterben von Neuronen während der Embryonalentwicklung verhindert und in differenzierten Neuronen keine Tumorentwicklung mehr verursacht. Ausgehend von dieser Beobachtung untersuchen sie nun, ob diese durch Ras in Neuronen ausgeübte Schutzwirkung auch bei neurodegenerativen Krankheiten, wie z. B. der Parkinsonschen Krankheit von therapeutischer Bedeutung sein kann.

Mehr dopaminerge Neurone, die weniger empfindlich sind

Bisherige Zelltherapiekonzepte der Transplantation von embryonalen dopaminergen Neuronen scheitern außer an ethischen auch an zellbiologisch/medizinischen Problemen: Embryonale dopaminerge Neurone sind sehr empfindlich und sterben bei Transplantation bis zu 90 Prozent ab. "Ein alternatives Konzept schlägt die Verwendung von embryonalen Stammzellen vor", erläutert Prof. Heumann, "diese sind aber ebenfalls ungeeignet, da sie nach der Transplantation Tumore bilden." Statt der problematischen embryonalen Stammzellen verwenden die RUB-Forscher daher Kulturen von neuronalen Vorläuferzellen, die aus einem fortgeschrittenen Entwicklungsstadium stammen und nach Transplantation keine Tumoren mehr bilden. "Der entscheidende Punkt ist, dass die von uns verwendeten Vorläuferzellen genetisch verändert sind, so dass sie erst nach Differenzierung in Neurone das Ras-Krebsgen herstellen", so Heumann. Bei der Ausdifferenzierung der Vorläuferzellkulturen entstehen verschiedene Typen von Neuronen in großer Zahl, die zwar alle das Ras-Krebsgen produzieren, sich aber nicht mehr teilen können. Die Ergebnisse, die aus diesen Kulturen gewonnen wurden, sind in doppelter Hinsicht viel versprechend: Erstens kann durch den Einfluss des Ras-Krebsgens eine erhöhte Anzahl der erwünschten dopaminergen Neurone erzielt werden, und zweitens sind die so entstandenen dopaminergen Neurone deutlich weniger empfindlich gegenüber spontan auftretender oder durch toxischen Einwirkung verursachter Degeneration.

Zugrunde liegender Mechanismus

Auf der Suche nach dem zugrunde liegenden Mechanismus fanden die Wissenschaftler Transkriptionsfaktoren, die allgemein eine Überschreibung bestimmter Gene in die mRNA bewirken. Das Ras-Krebsgen aktiviert den MAPKinase-Signalweg, der die Übertragung einer Phosphatgruppe auf einen bestimmten Transkriptionsfaktor, CREB (cyclic AMP responsive element binding protein,) erhöht. CREB reagiert im Zellkern mit einer Kontrollregion der DNS. Dadurch wird die mRNA und nachfolgend die Proteinsynthese eines weiteren Transkriptionsfaktors (Nurr1) erhöht. Dieser bewirkt die verstärkte Bildung der dopaminergen Neurone und damit die erhöhte Synthese des gewünschten Neurotransmitters Dopamin.

Selbstzerstörung von Nervenzellen wird gestoppt

Im nächsten Schritt untersuchten die Forscher, warum dopaminerge Neurone durch Ras-Aktivität stabilisiert werden und wesentlich weniger leicht degenerieren: Das Ras-Krebsgen aktiviert neben dem oben erwähnten MAPKinase Signalweg auch eine andere Signalkaskade, den sog. PI3K-Weg. Diese Signalkaskade verursacht an der Innenseite der Zellmembran eine Übertragung von Phosphatgruppen auf bestimmte Fettsäuren. Dadurch können an der inneren Zellmembran neue Signalkomplexe gebildet werden, die letztlich ein Protein phosphorylieren, das Bad genannt wird. Dieses Bad-Protein ist Teil eines von der Zelle gesteuerten Selbstzerstörungsprogramms (Apoptose). Bad kann die Energiefabriken der Zelle, die Mitochondrien, durchlöchern. Wird jedoch eine Phosphatgruppe auf das Bad-Protein übertragen, so wird es von einem anderen Protein erkannt, gebunden und unwirksam gemacht.

Neue Nervenzellen bilden Netzwerke aus

Auch bei der Integration der neu gebildeten dopaminergen Neurone sind die RUB-Forscher einen weiteren Schritt vorangekommen: Mit elektrophysiologischen Methoden konnten sie zeigen, dass die neu gebildeten dopaminergen Neurone in Kultur synaptisch verschaltete neuronale Netze ausbilden. "Ein neues Konzept zur Therapie der Parkinson-Erkrankung ist damit leider trotzdem noch nicht in Aussicht gestellt", dämpft Prof. Heumann vorschnelle Erwartungen. "Zwar tritt die Apoptose auch bei dopaminergen Neuronen von Parkinson-Patienten auf und kann also möglicherweise durch die neuronale Aktivierung des Ras-Krebsgens vermindert werden. Aber für die konkrete therapeutische Anwendung des Ras-Krebsgens bei Neurodegenerativen Krankheiten sind noch eine Anzahl von ungelösten Fragen zu klären, insbesondere die zellspezifische Aktivierung von Ras in Neuronen." Immerhin ließen sich auf Basis der Erkenntnisse neue Methoden weiterentwickeln, wie die therapeutische Einbringung von wirksamen Proteinen in Neurone oder eine zeitlich begrenzte pharmakologische Stimulierung von neuronaler Ras-Aktivität bei Störungen von Gehirnfunktionen.

Titelaufnahme

Koushik Chakrabarty, Tsvetan Serchov, Stefan A. Mann, Irmgard D. Dietzel and Rolf Heumann: Enhancement of dopaminergic properties and protection mediated by neuronal activation of Ras in ventral mesencephalic neurones. In: European Journal of Neuroscience, Volume 25, Issue 7, Page 1971, April 2007, doi:10.1111/j.1460-9568.2007.05457.x

Weitere Informationen

Prof. Dr. Rolf Heumann, Molekulare Neurobiochemie, Fakultät für Chemie der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-28230, E-Mail: rolf.heumann@ruhr-uni-bochum.de

Dr. Josef König | idw
Weitere Informationen:
http://www.ruhr-uni-bochum.de/

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Zirkuläre RNA wird in Proteine übersetzt
24.03.2017 | Max-Delbrück-Centrum für Molekulare Medizin in der Helmholtz-Gemeinschaft

nachricht Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen
24.03.2017 | Universität Bayreuth

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Wegweisende Erkenntnisse für die Biomedizin: NAD⁺ hilft bei Reparatur geschädigter Erbinformationen

Eine internationale Forschergruppe mit dem Bayreuther Biochemiker Prof. Dr. Clemens Steegborn präsentiert in 'Science' neue, für die Biomedizin wegweisende Forschungsergebnisse zur Rolle des Moleküls NAD⁺ bei der Korrektur von Schäden am Erbgut.

Die Zellen von Menschen und Tieren können Schäden an der DNA, dem Träger der Erbinformation, bis zu einem gewissen Umfang selbst reparieren. Diese Fähigkeit...

Im Focus: Designer-Proteine falten DNA

Florian Praetorius und Prof. Hendrik Dietz von der Technischen Universität München (TUM) haben eine neue Methode entwickelt, mit deren Hilfe sie definierte Hybrid-Strukturen aus DNA und Proteinen aufbauen können. Die Methode eröffnet Möglichkeiten für die zellbiologische Grundlagenforschung und für die Anwendung in Medizin und Biotechnologie.

Desoxyribonukleinsäure – besser bekannt unter der englischen Abkürzung DNA – ist die Trägerin unserer Erbinformation. Für Prof. Hendrik Dietz und Florian...

Im Focus: Fliegende Intensivstationen: Ultraschallgeräte in Rettungshubschraubern können Leben retten

Etwa 21 Millionen Menschen treffen jährlich in deutschen Notaufnahmen ein. Im Kampf zwischen Leben und Tod zählt für diese Patienten jede Minute. Wenn sie schon kurz nach dem Unfall zielgerichtet behandelt werden können, verbessern sich ihre Überlebenschancen erheblich. Damit Notfallmediziner in solchen Fällen schnell die richtige Diagnose stellen können, kommen in den Rettungshubschraubern der DRF Luftrettung und zunehmend auch in Notarzteinsatzfahrzeugen mobile Ultraschallgeräte zum Einsatz. Experten der Deutschen Gesellschaft für Ultraschall in der Medizin e.V. (DEGUM) schulen die Notärzte und Rettungsassistenten.

Mit mobilen Ultraschallgeräten können Notärzte beispielsweise innere Blutungen direkt am Unfallort identifizieren und sie bei Bedarf auch für Untersuchungen im...

Im Focus: Gigantische Magnetfelder im Universum

Astronomen aus Bonn und Tautenburg in Thüringen beobachteten mit dem 100-m-Radioteleskop Effelsberg Galaxienhaufen, das sind Ansammlungen von Sternsystemen, heißem Gas und geladenen Teilchen. An den Rändern dieser Galaxienhaufen fanden sie außergewöhnlich geordnete Magnetfelder, die sich über viele Millionen Lichtjahre erstrecken. Sie stellen die größten bekannten Magnetfelder im Universum dar.

Die Ergebnisse werden am 22. März in der Fachzeitschrift „Astronomy & Astrophysics“ veröffentlicht.

Galaxienhaufen sind die größten gravitativ gebundenen Strukturen im Universum, mit einer Ausdehnung von etwa zehn Millionen Lichtjahren. Im Vergleich dazu ist...

Im Focus: Giant Magnetic Fields in the Universe

Astronomers from Bonn and Tautenburg in Thuringia (Germany) used the 100-m radio telescope at Effelsberg to observe several galaxy clusters. At the edges of these large accumulations of dark matter, stellar systems (galaxies), hot gas, and charged particles, they found magnetic fields that are exceptionally ordered over distances of many million light years. This makes them the most extended magnetic fields in the universe known so far.

The results will be published on March 22 in the journal „Astronomy & Astrophysics“.

Galaxy clusters are the largest gravitationally bound structures in the universe. With a typical extent of about 10 million light years, i.e. 100 times the...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungen

Lebenswichtige Lebensmittelchemie

23.03.2017 | Veranstaltungen

Die „Panama Papers“ aus Programmierersicht

22.03.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Rund 500 Fachleute aus Wissenschaft und Wirtschaft diskutierten über technologische Zukunftsthemen

24.03.2017 | Veranstaltungsnachrichten

Förderung des Instituts für Lasertechnik und Messtechnik in Ulm mit rund 1,63 Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise

TU-Bauingenieure koordinieren EU-Projekt zu Recycling-Beton von über sieben Millionen Euro

24.03.2017 | Förderungen Preise